Disegno indiretto e ottimizzazione GPU

L'esempio D3D12ExecuteIndirect illustra come usare i comandi indiretti per disegnare il contenuto. Viene inoltre illustrato come questi comandi possono essere modificati nella GPU in uno shader di calcolo prima che vengano rilasciati.

• Definire i comandi indiretti
• Creare una grafica e una firma radice di calcolo
• Creare una visualizzazione risorsa shader (SRV) per lo shader di calcolo
• Creare i buffer dei comandi indiretti
• Creare le UAV di calcolo
• Disegno della cornice
• Eseguire l'esempio
• Argomenti correlati

L'esempio crea un buffer di comandi che descrive 1024 chiamate di disegno. Ogni chiamata di disegno esegue il rendering di un triangolo con un colore casuale, una posizione e una velocità. I triangoli animano infinitamente sullo schermo. In questo esempio sono disponibili due modalità. Nella prima modalità, un compute shader controlla i comandi indiretti e decide se aggiungere tale comando a una visualizzazione di accesso non ordinata (UAV) che descrive quali comandi devono essere eseguiti. Nella seconda modalità tutti i comandi vengono semplicemente eseguiti. Premendo la barra spaziatrice verrà disattivata tra le modalità.

Definire i comandi indiretti

Iniziamo definendo quali comandi indiretti dovrebbero essere simili. In questo esempio i comandi da eseguire sono:

1. Aggiornare la visualizzazione del buffer costante (CBV). 2. Disegnare il triangolo.

Questi comandi di disegno sono rappresentati dalla struttura seguente nella definizione della classe D3D12ExecuteIndirect . I comandi vengono eseguiti in sequenza nell'ordine definito in questa struttura.

  
// Data structure to match the command signature used for ExecuteIndirect.
struct IndirectCommand
{
       D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS cbv;
       D3D12_DRAW_ARGUMENTS drawArguments;
};

Per accompagnare la struttura dei dati, viene creata anche una firma di comando che indica alla GPU come interpretare i dati passati all'API ExecuteIndirect . Questa operazione e la maggior parte del codice seguente viene aggiunta al metodo LoadAssets .

// Create the command signature used for indirect drawing.
{
       // Each command consists of a CBV update and a DrawInstanced call.
       D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC argumentDescs[2] = {};
       argumentDescs[0].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_CONSTANT_BUFFER_VIEW;
       argumentDescs[0].ConstantBufferView.RootParameterIndex = Cbv;
       argumentDescs[1].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_DRAW;

       D3D12_COMMAND_SIGNATURE_DESC commandSignatureDesc = {};
       commandSignatureDesc.pArgumentDescs = argumentDescs;
       commandSignatureDesc.NumArgumentDescs = _countof(argumentDescs);
       commandSignatureDesc.ByteStride = sizeof(IndirectCommand);

       ThrowIfFailed(m_device->CreateCommandSignature(&commandSignatureDesc, m_rootSignature.Get(), IID_PPV_ARGS(&m_commandSignature)));
}

Creare una grafica e una firma radice di calcolo

È anche possibile creare una grafica e una firma radice di calcolo. La firma radice grafica definisce solo un CBV radice. Si noti che si esegue il mapping dell'indice di questo parametro radice nell'D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC (illustrato sopra) quando viene definita la firma del comando. La firma radice di calcolo definisce:

• Tabella di descrittore comune con tre slot (due SRV e un UAV):
  • Uno SRV espone i buffer costanti allo shader di calcolo
  • Uno SRV espone il buffer dei comandi al compute shader
  • L'UAV è la posizione in cui il compute shader salva i comandi per i triangoli visibili
• Quattro costanti radice:
  • Metà della larghezza di un lato del triangolo
  • Posizione z dei vertici del triangolo
  • Offset +/- x del piano di abbattimento nello spazio omogeneo [-1,1]
  • Numero di comandi indiretti nel buffer dei comandi

// Create the root signatures.
{
       CD3DX12_ROOT_PARAMETER rootParameters[GraphicsRootParametersCount];
       rootParameters[Cbv].InitAsConstantBufferView(0, 0, D3D12_SHADER_VISIBILITY_VERTEX);

       CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC rootSignatureDesc;
       rootSignatureDesc.Init(_countof(rootParameters), rootParameters, 0, nullptr, D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT);

       ComPtr<ID3DBlob> signature;
       ComPtr<ID3DBlob> error;
       ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&rootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
       ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_rootSignature)));

       // Create compute signature.
       CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE ranges[2];
       ranges[0].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 2, 0);
       ranges[1].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_UAV, 1, 0);

       CD3DX12_ROOT_PARAMETER computeRootParameters[ComputeRootParametersCount];
       computeRootParameters[SrvUavTable].InitAsDescriptorTable(2, ranges);
       computeRootParameters[RootConstants].InitAsConstants(4, 0);

       CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC computeRootSignatureDesc;
       computeRootSignatureDesc.Init(_countof(computeRootParameters), computeRootParameters);

       ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&computeRootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
       ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_computeRootSignature)));
}

Creare una visualizzazione risorsa shader (SRV) per lo shader di calcolo

Dopo aver creato gli oggetti stato della pipeline, i buffer dei vertici, uno stencil di profondità e i buffer costanti, l'esempio crea quindi una visualizzazione delle risorse shader (SRV) del buffer costante in modo che il compute shader possa accedere ai dati nel buffer costante.

// Create shader resource views (SRV) of the constant buffers for the
// compute shader to read from.
       D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
       srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
       srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
       srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
       srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
       srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(ConstantBufferData);
       srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;

       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CbvSrvOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
       {
              srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
              m_device->CreateShaderResourceView(m_constantBuffer.Get(), &srvDesc, cbvSrvHandle);
              cbvSrvHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       }

Creare i buffer dei comandi indiretti

Viene quindi creato il buffer dei comandi indiretti e viene definito il contenuto usando il codice seguente. Disegnare lo stesso vertice triangolo 1024 volte, ma puntare a una posizione di buffer costante diversa con ogni chiamata di disegno.

       D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS gpuAddress = m_constantBuffer->GetGPUVirtualAddress();
       UINT commandIndex = 0;

       for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
       {
              for (UINT n = 0; n < TriangleCount; n++)
              {
                    commands[commandIndex].cbv = gpuAddress;
                    commands[commandIndex].drawArguments.VertexCountPerInstance = 3;
                    commands[commandIndex].drawArguments.InstanceCount = 1;
                    commands[commandIndex].drawArguments.StartVertexLocation = 0;
                    commands[commandIndex].drawArguments.StartInstanceLocation = 0;

                    commandIndex++;
                    gpuAddress += sizeof(ConstantBufferData);
              }
       }

Dopo aver caricato i buffer dei comandi nella GPU, viene anche creato un SRV per il calcolo shader da cui leggere. Questa operazione è molto simile alla SRV creata dal buffer costante.

// Create SRVs for the command buffers.
       D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
       srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
       srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
       srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
       srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
       srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
       srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;

       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE commandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
       {
              srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
              m_device->CreateShaderResourceView(m_commandBuffer.Get(), &srvDesc, commandsHandle);
              commandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       }

Creare gli UAV di calcolo

È necessario creare gli UAV che archivieranno i risultati del lavoro di calcolo. Quando un triangolo viene considerato dal compute shader visibile alla destinazione di rendering, verrà aggiunto a questo UAV e quindi utilizzato dall'API ExecuteIndirect .

CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE processedCommandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), ProcessedCommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
       // Allocate a buffer large enough to hold all of the indirect commands
       // for a single frame as well as a UAV counter.
       commandBufferDesc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(CommandBufferSizePerFrame + sizeof(UINT), D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_UNORDERED_ACCESS);
       CD3DX12_HEAP_PROPERTIES heapProps(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
       ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
             &heapProps,
             D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
             &commandBufferDesc,
             D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST,
             nullptr,
             IID_PPV_ARGS(&m_processedCommandBuffers[frame])));

       D3D12_UNORDERED_ACCESS_VIEW_DESC uavDesc = {};
       uavDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
       uavDesc.ViewDimension = D3D12_UAV_DIMENSION_BUFFER;
       uavDesc.Buffer.FirstElement = 0;
       uavDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
       uavDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
       uavDesc.Buffer.CounterOffsetInBytes = CommandBufferSizePerFrame;
       uavDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_UAV_FLAG_NONE;

       m_device->CreateUnorderedAccessView(
             m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
             m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
             &uavDesc,
             processedCommandsHandle);

       processedCommandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}

Disegno della cornice

Quando si tratta di disegnare il fotogramma, se ci si trova in modalità quando viene richiamato il compute shader e i comandi indiretti vengono elaborati dalla GPU, verrà prima dispatch che funzionerà per popolare il buffer dei comandi per ExecuteIndirect. I frammenti di codice seguenti vengono aggiunti al metodo PopulateCommandLists .

// Record the compute commands that will cull triangles and prevent them from being processed by the vertex shader.
if (m_enableCulling)
{
       UINT frameDescriptorOffset = m_frameIndex * CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame;
       D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvUavHandle = m_cbvSrvUavHeap->GetGPUDescriptorHandleForHeapStart();

       m_computeCommandList->SetComputeRootSignature(m_computeRootSignature.Get());

       ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
       m_computeCommandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);

       m_computeCommandList->SetComputeRootDescriptorTable(
              SrvUavTable,
              CD3DX12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE(cbvSrvUavHandle, CbvSrvOffset + frameDescriptorOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize));

       m_computeCommandList->SetComputeRoot32BitConstants(RootConstants, 4, reinterpret_cast<void*>(&m_csRootConstants), 0);

       // Reset the UAV counter for this frame.
       m_computeCommandList->CopyBufferRegion(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), CommandBufferSizePerFrame, m_processedCommandBufferCounterReset.Get(), 0, sizeof(UINT));

       D3D12_RESOURCE_BARRIER barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS);
       m_computeCommandList->ResourceBarrier(1, &barrier);

       m_computeCommandList->Dispatch(static_cast<UINT>(ceil(TriangleCount / float(ComputeThreadBlockSize))), 1, 1);
}

ThrowIfFailed(m_computeCommandList->Close());

Verranno quindi eseguiti i comandi nell'UAV (gpu culling abilitata) o nel buffer completo dei comandi (GPU culling disabilitato).

// Record the rendering commands.
{
       // Set necessary state.
       m_commandList->SetGraphicsRootSignature(m_rootSignature.Get());

       ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
       m_commandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);

       m_commandList->RSSetViewports(1, &m_viewport);
       m_commandList->RSSetScissorRects(1, m_enableCulling ? &m_cullingScissorRect : &m_scissorRect);

       // Indicate that the command buffer will be used for indirect drawing
       // and that the back buffer will be used as a render target.
       D3D12_RESOURCE_BARRIER barriers[2] = {
              CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
                    m_enableCulling ? m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get() : m_commandBuffer.Get(),
                    m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE,
                    D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT),
              CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
                    m_renderTargets[m_frameIndex].Get(),
                    D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT,
                    D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET)
       };

       m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);

       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtvHandle(m_rtvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), m_frameIndex, m_rtvDescriptorSize);
       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE dsvHandle(m_dsvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
       m_commandList->OMSetRenderTargets(1, &rtvHandle, FALSE, &dsvHandle);

       // Record commands.
       const float clearColor[] = { 0.0f, 0.2f, 0.4f, 1.0f };
       m_commandList->ClearRenderTargetView(rtvHandle, clearColor, 0, nullptr);
       m_commandList->ClearDepthStencilView(dsvHandle, D3D12_CLEAR_FLAG_DEPTH, 1.0f, 0, 0, nullptr);

       m_commandList->IASetPrimitiveTopology(D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP);
       m_commandList->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBufferView);

       if (m_enableCulling)
       {
              // Draw the triangles that have not been culled.
              m_commandList->ExecuteIndirect(
                    m_commandSignature.Get(),
                    TriangleCount,
                    m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
                    0,
                    m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
                    CommandBufferSizePerFrame);
       }
       else
       {
              // Draw all of the triangles.
              m_commandList->ExecuteIndirect(
                    m_commandSignature.Get(),
                    TriangleCount,
                    m_commandBuffer.Get(),
                    CommandBufferSizePerFrame * m_frameIndex,
                    nullptr,
                    0);
       }

       // Indicate that the command buffer may be used by the compute shader
       // and that the back buffer will now be used to present.
       barriers[0].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT;
       barriers[0].Transition.StateAfter = m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE;
       barriers[1].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET;
       barriers[1].Transition.StateAfter = D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT;

       m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);

       ThrowIfFailed(m_commandList->Close());
}

Se ci si trova in modalità di culling GPU, la coda dei comandi grafici attenderà il completamento del lavoro di calcolo prima di iniziare a eseguire i comandi indiretti. Nel metodo OnRender viene aggiunto il frammento di codice seguente.

// Execute the compute work.
if (m_enableCulling)
{
       ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_computeCommandList.Get() };
       m_computeCommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);
       m_computeCommandQueue->Signal(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);

       // Execute the rendering work only when the compute work is complete.
       m_commandQueue->Wait(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);
}

// Execute the rendering work.
ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_commandList.Get() };
m_commandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);

Eseguire l'esempio

Esempio con il culling primitivo gpu.

Esempio senza culling primitivo gpu.

Argomenti correlati

Procedure dettagliate del codice D3D12

Esercitazioni video di apprendimento avanzato DirectX: Eseguire il culling indiretto e asincrono della GPU

Disegno indiretto